JP2010001866A - 可変容量型圧縮機 - Google Patents

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元章 奥田
Hisaya Yokomachi
尚也 横町
Fuminobu Enoshima
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Yuji Kubo
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Abstract

【課題】可変容量型圧縮機における回転支持体あるいは斜板の回転による制御圧室内の潤滑油の撹拌に起因する回転抵抗を抑制することにある。
【解決手段】駆動軸15と一体的に回転する回転支持体19に斜板20が連結機構21を介して傾角可変に連結されており、回転支持体19には、ハウジングに設けたスラスト軸受37と当接する円板状の受圧板191と、受圧板191の斜板側対向面191aに形成され、連結機構21の一部を成す受圧板側連結部と、受圧板191より斜板20側へ突出形成され、駆動軸15を支持するボス部193と、回転支持体19の回転バランスを調整する受圧板側ウエイト194が設けられる。受圧板側ウエイト194は、ボス部193から径方向へ膨出して形成され、受圧板側ウエイト194は、駆動軸15の軸心Pを基準にして受圧板側連結部の設置側と反対側であって、かつ、受圧板191の外周面より内径側に位置する。
【選択図】 図1

Description

この発明は、可変容量型圧縮機に関し、特に、駆動軸と一体的に回転する回転支持体と、回転支持体に連結機構を介して傾角可変に連結される斜板と、を備え、斜板が収容される制御圧室内の圧力調整により斜板の傾角が制御されて吐出容量が制御される可変容量型圧縮機に関する。
従来の可変容量型圧縮機としては、例えば、特許文献1に開示された圧縮機が存在する。
この種の圧縮機では、斜板を傾角可変に収容するクランク室(制御圧室)に、吐出室(吐出圧領域)の冷媒が供給されるとともに、クランク室の冷媒が吸入圧領域に放出されてクランク室内の圧力が調整される。
クランク室内の圧力が高くなると、斜板の傾角が小さくなり吐出容量は減少する。クランク室内の圧力が低くなると、斜板の傾角が大きくなり吐出容量は増大する。
クランク室内の潤滑必要箇所(例えば、斜板とシューの摺動部位)の潤滑のため、クランク室内には潤滑油が貯留されている。
クランク室内に貯留されている潤滑油は、駆動軸と一体回転するスラストフランジ(回転支持体)や斜板により撹拌されて飛散し、潤滑油の飛沫がクランク室内の潤滑必要箇所を潤滑する。
斜板は、リンク機構(連結機構)を介してスラストフランジに連結されており、リンク機構もスラストフランジも一体回転する。
スラストフランジや斜板の回転バランスを良くするために、リンク機構に対応したカウンタウエイト(バランスウエイト)がスラストフランジや斜板に設けられている。
圧縮機が運転されている状態では、スラストフランジや斜板は、クランク室の底部に貯留されている潤滑油を撹拌する。
特開2005−23849号公報
しかしながら、従来の可変容量型圧縮機では、カウンタウエイトやリンク機構が潤滑油を撹拌したときの回転抵抗が大きいと、潤滑油の温度が高くなり過ぎるおそれがあるほか、動力損失が大きくなるという問題がある。
本発明の目的は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、可変容量型圧縮機における回転支持体あるいは斜板の回転による制御圧室内の潤滑油の撹拌に起因する回転抵抗を抑制することにある。
上記課題を達成するため、本発明は、駆動軸と一体的に回転する回転支持体に斜板が連結機構を介して傾角可変に連結されており、前記回転支持体には、ハウジングに設けたスラスト軸受と当接する円板状の受圧板と、前記受圧板の斜板側対向面に形成され、前記連結機構の一部を成す受圧板側連結部と、前記受圧板より斜板側へ突出形成され、前記駆動軸を支持するボス部と、前記回転支持体の回転バランスを調整する受圧板側ウエイトが設けられ、吐出圧領域の冷媒が前記斜板を収容する制御圧室に供給されるとともに、前記制御圧室の冷媒が吸入圧領域に放出されて前記制御圧室内の圧力が調整され、前記制御圧室内の圧力調整により前記斜板の傾角が制御されて吐出容量が制御される可変容量型圧縮機において、前記受圧板側ウエイトは、前記ボス部から径方向へ膨出して形成され、前記受圧板側ウエイトは、前記駆動軸の軸心を基準にして前記受圧板側連結部の設置側と反対側であって、かつ、前記受圧板の外周より内径側に位置することを特徴とする。
本発明によれば、受圧板側ウエイトは回転支持体の回転バランスを調整する。
受圧板側ウエイトは、ボス部から径方向へ膨出して形成され、駆動軸の軸心を基準にして受圧板側連結部の設置側と反対側であって、かつ、受圧板の内径側に位置する。
受圧板側ウエイトは、径方向において駆動軸に近く、受圧板の外周よりも外側へ突出しない。
このため、受圧板側ウエイトと貯留されている潤滑油との干渉が従来と比較して低減され、受圧板側ウエイトによる潤滑油の撹拌が抑制される。
その結果、回転支持体の撹拌による回転抵抗を従来よりも抑制することができる。
また、本発明では、上記の可変容量型圧縮機において、前記連結機構は、回転方向に離れて設けられる前記受圧板側連結部と、前記受圧板側連結部の間に備えられた中間リンクと、前記受圧板側連結部と前記中間リンクを結合すべく前記駆動軸の軸心方向と垂直な方向に伸びるピンと、を備え、前記受圧板側連結部は、前記駆動軸の軸心を基準として前記受圧板側連結部の設置側と反対側において、前記駆動軸の軸心とほぼ同心の外周面を持つ環状突条で連結され、前記受圧板側連結部は、前記環状突条より内径側に位置してもよい。
この場合、受圧板側連結部が、駆動軸の軸心を基準として受圧板側連結部の設置側と反対側において、駆動軸の軸心とほぼ同心の外周面を持つ環状突条で連結されている。
受圧板側連結部が環状突条により連結されることから、回転支持体は潤滑油の撹拌による回転抵抗を抑制する形状を持つ。
従って、受圧板連結部が潤滑油を撹拌し難く、撹拌による受圧板側連結部の回転抵抗を抑制することができる。
また、環状突条が受圧板側ウエイトとともにバランスウエイトとして機能し、回転支持体の回転バランスを調整することができる。
また、本発明では、上記の可変容量型圧縮機において、前記受圧板は、前記受圧板側ウエイトと前記環状突条により形成される空間部を備え、前記斜板の受圧板側対向面には、径方向に離れて2箇所に斜板側ウエイトが設けられ、前記斜板側ウエイトは前記斜板の傾角増大時に前記空間部へ進入してもよい。
この場合、斜板側ウエイトが傾角増大時に空間部へ進入して、斜板側ウエイトが空間部に収容される。
このため、斜板側ウエイトは環状突条の内径側に位置し、傾角増大時に径方向における環状突条の外側へ突出されない。
その結果、斜板側ウエイトによる潤滑油の撹拌が抑制される。
本発明によれば、可変容量型圧縮機における回転支持体あるいは斜板の回転による制御圧室内の潤滑油の撹拌に起因する回転抵抗を抑制することができる。
以下、本発明の実施形態に係る可変容量型圧縮機(以下、単に「圧縮機」と表記する)について図面に基づき説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る圧縮機の断面図であり、図2は図1におけるA−A線矢視図であり、図3は回転支持体の斜視図であり、図4は回転支持体と斜板の連結状態を示す平面図であり、図5は回転支持体と斜板の連結状態を示す斜視図であり、図6(a)は最小容量運転時における斜板の状態を示す要部側面図、図6(b)は最大容量運転時における斜板の状態を示す要部側面図である。
図1に示すように、シリンダブロック11の前端にはフロントハウジング12が接合されている。
シリンダブロック11の後端には、リヤハウジング13が接合されている。
シリンダブロック11、フロントハウジング12及びリヤハウジング13は圧縮機10のハウジングを構成する。
フロントハウジング12とシリンダブロック11との接合により、フロントハウジング12内に制御圧室14が形成される。
シリンダブロック11及びフロントハウジング12には駆動軸15がラジアル軸受16、17を介して回転自在に支持されている。
制御圧室14から外部へ突出する駆動軸15は、エンジン等の外部駆動源18から回転駆動力を得る。
駆動軸15には回転支持体19が固定されているとともに、斜板20が駆動軸15の軸心P方向へスライド可能かつ傾動可能に支持されている。
回転支持体19及び斜板20は連結機構21により連結されている。
連結機構21は駆動軸15と一体回転する回転支持体19に斜板20を傾角可変に連結する。
この実施形態の連結機構21は、回転支持体19と斜板20との間に設けた中間リンク22と、回転支持体19に中間リンク22を回動自在に支持する第1のピン23と、第1のピン23を支持する回転支持体19のピン支持部192aと、斜板20に中間リンク22を回動自在に支持する第2のピン24と、第2のピン24を保持する斜板20のブラケット部201と、から構成される。
中間リンク22が第1のピン23及び第2のピン24を介して回転支持体19及び斜板20に対して回動自在に連結されることから、斜板20は駆動軸15の軸心P方向へスライド可能かつ傾動可能であって、駆動軸15と一体回転する。
駆動軸15にはコイルスプリング38が嵌挿されており、コイルスプリング38は回転支持体19と斜板20との間に位置する。
コイルスプリング38は斜板20を回転支持体19から離す付勢力を斜板20に付与する。
斜板20の径中心部が回転支持体19側へ移動すると、斜板20の傾角が増大する。
斜板20の最大傾角は、回転支持体19と斜板20との当接により規定される。
因みに、図1に示す実線の斜板20は最大傾角の状態にあり、2点鎖線の斜板20は最小傾角の状態にある。
図1に示すように、シリンダブロック11に形成された複数のシリンダボア25内には、ピストン26が収容されている。
斜板20の回転運動は、シュー27を介してピストン26の前後往復運動に変換され、ピストン26がシリンダボア25内を往復動する。
リヤハウジング13内には吸入室28と吐出室29が区画形成されている。
吸入圧領域である吸入室28の冷媒ガスは、ピストン26の復動動作(ピストン26の上死点から下死点へ向かう移動)により吸入ポート30から吸入弁31を開弁させてシリンダボア25内へ流入する。
シリンダボア25内に流入した冷媒ガスは、ピストン26の往動動作(ピストン26の下死点から上死点へ向かう移動)により吐出ポート32から吐出弁33を開弁させて吐出室29に吐出される。
吐出圧領域である吐出室29へ吐出された冷媒ガスは、圧縮機10外の図示しない外部冷媒回路へ流出する。外部冷媒回路へ流出した冷媒ガスは、吸入室28へ還流する。
吐出室29と制御圧室14は給気通路34により連通している。
制御圧室14と吸入室28は抽気通路35により連通している。
制御圧室14内の冷媒ガスは抽気通路35を介して吸入室28へ流出する。
リヤハウジング13には容量制御弁36が設けられており、容量制御弁36は給気通路34を通る冷媒ガスの流量を制御する。
容量制御弁36の弁開度の増大により、給気通路34を通る冷媒ガスの流量が増大すると、制御圧室14内の圧力が高くなる。
これにより、斜板20の傾角が減少する。
容量制御弁36の弁開度の減少により給気通路34を通る冷媒ガスの流量が減少すると、制御圧室14内の圧力が低くなる。
これにより、斜板20の傾角が増大する。
図1に示すように、回転支持体19は、スラスト荷重を受けるためにフロントハウジングに設けたスラスト軸受37と摺接する受圧板191を備えている。
図2及び図3に示すように、受圧板191は円板である。
受圧板191の外周は外周面191bにより形成されている。
受圧板191の斜板側対向面191aには、回転方向に離れて形成される一対のピン支持部192aと、駆動軸15の軸心Pを基準としてピン支持部192aの設置側と反対側において、ピン支持部192aを環状に繋ぐ環状突条192bが形成されている。
ピン支持部192aは、連結機構21の一部を成す受圧板側連結部に相当する。
ピン支持部192aにはピン挿入孔192eが形成されている。
ピン挿入孔192eは第1のピン23の端部を支持する。
ピン支持部192aの間には一対の中間リンク22が互いに回転方向に離れて位置する。
これらの中間リンク22にはリンク端にピン孔が形成され、回転支持体側のピン孔に第1のピン23が挿通されている。
ピン挿入孔192eに挿入される第1のピン23は、ピン支持部192aと中間リンク22を結合すべく駆動軸15の軸心P方向に対して直角な方向に伸びる。
環状突条192bは、駆動軸15の軸心Pとほぼ同心となる外周面192cを備えている。
環状突条192bの内周面192dは、ピン支持部192a寄りの部位を除き、駆動軸15の軸心Pとほぼ同心の面である。
このことから、環状突条192bの外周面192cや内周面192dは回転支持体19の回転方向に沿う面である。
回転方向に沿う面は、回転支持体19が潤滑油Lを撹拌し難い。
このため、回転支持体19が潤滑油Lを撹拌することによる回転抵抗が抑制される。
環状突条192bのうち、軸心Pを基準にして連結機構21の設置側とは反対側の部位は、次に説明する受圧板側ウエイト194と共に、回転支持体19の回転バランスを調整するバランスウエイトとしての機能を果たす。
回転支持体19には、斜板20側へ突出形成され、駆動軸15を固定するボス部193が形成されている。
ボス部193には、回転支持体19の回転バランスを調整する受圧板側ウエイト194が形成されている。
受圧板側ウエイト194は、軸心Pを基準にしてピン支持部192aの設置側とは反対側に設けられている。
受圧板側ウエイト194はボス部193から径方向へ膨出して形成されている。
受圧板側ウエイト194は受圧板191の外周面191bよりも内径側に位置し、環状突条192bの内径側に存在する。
受圧板側ウエイト194の軸心P方向の長さはボス部193の長さとほぼ一致し、受圧板側ウエイト194の軸心Pに垂直な面での断面形状は円弧状である。
受圧板側ウエイト194の断面形状が円弧状であり、受圧板側ウエイト194が潤滑油Lを撹拌し難く、受圧板側ウエイト194による潤滑油Lの撹拌に伴う回転抵抗は抑制される。
回転支持体19は、ボス部193と、受圧板側ウエイト194と、ピン支持部192aと、環状突条192bと、により区画形成される環状の空間部195を備える。
受圧板側ウエイト194は、駆動軸15に比較的近く、制御圧室14内に貯留される潤滑油Lから離れた位置に存在する。
環状突条192bは、受圧板側ウエイト194と制御圧室14に貯留される潤滑油Lとの干渉を妨げる要素である。
斜板20における回転支持体19側と対向する受圧板側対向面20aには、回転支持体19側へ向けて延出形成されたブラケット部201が備えられている。
ブラケット部201には、第2のピン24を支持するピン挿入孔202が形成されている。
ピン挿入孔202に挿入される第2のピン24は、ブラケット部201と中間リンク22を結合すべく駆動軸15の軸心P方向に対して直角な方向に伸びる。
ブラケット部201の回転方向の両端面を挟むように、一対の中間リンク22が配設される。
ピン挿入孔202は中間リンク22に挿通された第2のピン24を支持する。
図4に示すように、斜板20の受圧板側対向面20aには、径方向に離れて2箇所に斜板側ウエイト203が設けられている。
図5、図6(a)及び図6(b)では一方の斜板側ウエイト203のみ図示され、他方の斜板側ウエイト203は図示されない。
図6(a)及び図6(b)では、斜板側ウエイト203を明示するため、斜板側ウエイト203のみを格子状のハッチングにより示している。
斜板側ウエイト203は斜板20の回転バランスを調整するためのバランスウエイトであり、斜板側ウエイト203は軸心Pを基準にして連結機構21とは反対側に位置する。
斜板側ウエイト203は、図6(a)に示す最小容量運転時の状態で斜板20の回転バランスを最良に保つように設けられている。
斜板側ウエイト203は、図6(b)に示すように、斜板20の傾角増大時に回転支持体19の空間部195へ進入する。
空間部195に進入した斜板側ウエイト203の間には、受圧板側ウエイト194が位置する。
次に、上記のように構成された圧縮機10では、駆動軸15の回転に伴って回転支持体19及び斜板20が回転する。
このとき、受圧板側ウエイト194と、環状突条192bの一部は、回転支持体19の回転バランスを調整するバランスウエイトとして機能する。
斜板側ウエイト203は、斜板20の回転バランスを調整するバランスウエイトとして機能する。
回転する回転支持体19及び斜板20は、制御圧室14に貯留されている潤滑油Lを撹拌する。
ピン支持部192aが駆動軸15とほぼ同心の環状突条192bにより連結されているから、回転支持体19は、潤滑油Lの撹拌による回転抵抗を抑制する形状を有しており、撹拌による回転支持体19の回転抵抗は従来よりも抑制される。
受圧板側ウエイト194がボス部193に形成され、環状突条192bは受圧板側ウエイト194の外周を囲むから、環状突条192bが受圧板側ウエイト194による潤滑油Lの撹拌を妨げる要素となる。
受圧板側ウエイト194の断面形状が円弧状であることから、受圧板側ウエイト194による潤滑油Lの撹拌に伴う回転抵抗は小さい。
従って、回転支持体19による潤滑油Lの撹拌に伴う発熱は抑制される。
ところで、斜板側ウエイト203は、斜板20の傾斜に伴い変位する。
図6(a)に示すように、斜板20の傾角が最小のとき、斜板側ウエイト203は、側面から見て軸心P及び回転支持体19から最も離れた位置に存在する。
斜板側ウエイト203は斜板20の傾角増大時に空間部195へ進入する。
図6(b)に示すように、斜板20の傾角が最大のとき、斜板側ウエイト203は、側面から見て軸心P及び回転支持体19へ最も接近した位置に存在する。
このとき、斜板側ウエイト203の一部はボス部193と環状突条192bの間の空間部195に収容されている。
斜板20の傾角が最大の状態では、斜板側ウエイト203の一部が空間部195に収容されるから、斜板側ウエイト203は環状突条192bの内径側にあって、径方向における環状突条192bの外側へ突出されない。
このため、斜板側ウエイト203による潤滑油Lの撹拌は低減される。
この実施形態では以下の効果を奏する。
(1)受圧板側ウエイト194がボス部193から径方向へ膨出して形成され、駆動軸15の軸心Pを基準にしてピン支持部192aの設置側と反対側であって、かつ、受圧板191の内径側に位置するため、制御圧室14内に貯留されている潤滑油Lと受圧板側ウエイト194の距離が従来よりも離れる。受圧板側ウエイト194は、径方向において駆動軸15に近く、受圧板191の外周面191bよりも外側へ突出しない。このため、受圧板側ウエイト194と貯留されている潤滑油Lとの干渉が従来と比較して低減され、受圧板側ウエイト194による潤滑油Lの撹拌が抑制される。その結果、回転支持体19による潤滑油Lの撹拌に伴う回転抵抗を従来よりも抑制することができる。また、受圧板側ウエイト194の軸心Pに垂直な面での断面形状が円弧状であるから、受圧板側ウエイト194が潤滑油Lを撹拌し難く、受圧板側ウエイト194による潤滑油Lの撹拌に伴う回転抵抗は抑制される。
(2)ピン支持部192aが駆動軸15とほぼ同心の外周面192cを持つ環状突条192bで連結されていることから、回転支持体19は潤滑油Lの撹拌による回転抵抗を抑制する形状である。ピン支持部192aが潤滑油Lを撹拌し難く、撹拌によるピン支持部192aの回転抵抗を抑制することができる。また、環状突条192bの一部が受圧板側ウエイト194とともにバランスウエイトとして機能し、回転支持体19の回転バランスを調整することができる。
(3)斜板側ウエイト203が傾角増大時に空間部195へ進入し、斜板側ウエイト203は空間部195に収容される。このため、斜板側ウエイト203は環状突条192bの内径側に位置し、傾角増大時において径方向における環状突条192bの外径側へ突出されない。その結果、斜板側ウエイト203による潤滑油Lの撹拌が抑制される。
なお、上記の実施形態に係る圧縮機は、本発明の一実施形態を示すものであり、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、下記のように発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能である。
○ 上記の実施形態では、中間リンクを用いた連結機構としたが、連結機構は中間リンクを用いない公知の連結機構としてもよい。公知の連結機構としては、例えば、斜板にガイドピンが設けられ、ガイドピンを案内する摺動孔を形成したアームが回転支持体に設けられるガイドピン式の連結機構が知られている。また、別の公知の連結機構としては、例えば、回転支持体(ラグプレート)側へ突出するように、斜板に形成された斜板側アームと、斜板側へ突出するように回転支持体に形成されたラグ側アームと、から構成されているガイドピンレス式の連結機構が存在する。
○ 受圧板側ウエイトは、ボス部と別部材であってもよいし、一体形成されてもよい。受圧板側ウエイトとボス部を一体形成する場合は、回転支持体の回転バランスが設定し易くなる。受圧板側ウエイトとボス部を別部体とし、さらにピン支持部及び環状突条を別体とする場合、受圧板を単純な円板として形成することができ、製作コストを抑制することができる。一体形成か別部材の選択は、例えば、製造技術上の都合や、回転支持体の回転バランスの設定条件に応じて選択すればよい。
○ 上記の実施形態では、冷媒ガスの種類を特定しなかったが、冷媒ガスの種類は特に限定されない。本発明は、圧縮機を冷媒ガスとして二酸化炭素を用いた圧縮機とする場合、潤滑油の温度上昇を抑制する点で顕著な効果を奏する。
本発明の実施形態に係る圧縮機の断面図である。 図1におけるA−A線矢視図である。 回転支持体の斜視図である。 回転支持体と斜板の連結状態を示す平面図である。 図4は回転支持体と斜板の連結状態を示す斜視図である。 (a)は最小容量運転時における斜板の状態を示す要部側面図であり、(b)は最大容量運転時における斜板の状態を示す要部側面図である。
符号の説明
10 圧縮機
11 シリンダブロック
12 フロントハウジング
13 リヤハウジング
14 制御圧室
15 駆動軸
19 回転支持体
20 斜板
21 連結機構
22 中間リンク
25 シリンダボア
26 ピストン
28 吸入室
29 吐出室
36 容量制御弁
37 スラスト軸受
38 コイルスプリング
191 受圧板
191a 斜板側対向面
192a ピン支持部
192b 環状突条
192c 外周面
192d 内周面
192e ピン挿入孔
193 ボス部
194 受圧板側ウエイト
195 空間部
201 ブラケット部
202 ピン挿入孔
203 斜板側ウエイト
P 軸心

Claims (3)

  1. 駆動軸と一体的に回転する回転支持体に斜板が連結機構を介して傾角可変に連結されており、前記回転支持体には、ハウジングに設けたスラスト軸受と当接する円板状の受圧板と、前記受圧板の斜板側対向面に形成され、前記連結機構の一部を成す受圧板側連結部と、前記受圧板より斜板側へ突出形成され、前記駆動軸を支持するボス部と、前記回転支持体の回転バランスを調整する受圧板側ウエイトが設けられ、吐出圧領域の冷媒が前記斜板を収容する制御圧室に供給されるとともに、前記制御圧室の冷媒が吸入圧領域に放出されて前記制御圧室内の圧力が調整され、前記制御圧室内の圧力調整により前記斜板の傾角が制御されて吐出容量が制御される可変容量型圧縮機において、
    前記受圧板側ウエイトは、前記ボス部から径方向へ膨出して形成され、
    前記受圧板側ウエイトは、前記駆動軸の軸心を基準にして前記受圧板側連結部の設置側と反対側であって、かつ、前記受圧板の外周より内径側に位置することを特徴とする可変容量型圧縮機。
  2. 前記連結機構は、回転方向に離れて設けられる前記受圧板側連結部と、前記受圧板側連結部の間に備えられた中間リンクと、前記受圧板側連結部と前記中間リンクを結合すべく前記駆動軸の軸心方向と垂直な方向に伸びるピンと、を備え、
    前記受圧板側連結部は、前記駆動軸の軸心を基準として前記受圧板側連結部の設置側と反対側において、前記駆動軸の軸心とほぼ同心の外周面を持つ環状突条で連結され、前記受圧板側連結部は、前記環状突条より内径側に位置することを特徴とする請求項1記載の可変容量型圧縮機。
  3. 前記受圧板は、前記受圧板側ウエイトと前記環状突条により形成される空間部を備え、前記斜板の受圧板側対向面には、径方向に離れて2箇所に斜板側ウエイトが設けられ、前記斜板側ウエイトは前記斜板の傾角増大時に前記空間部へ進入することを特徴とする請求項2記載の可変容量型圧縮機。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20180021546A (ko) * 2016-08-22 2018-03-05 한온시스템 주식회사 가변 용량 압축기용 구동부

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